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II-1
Définitions :
· On appelle Dipôle tout ensemble d'éléments conducteurs, reliés à l'extérieur en deux points seulement, appelés bornes du dipôle
· Les dipôles qui consomment de l'énergie électrique pour fournir de l'énergie non électrique (chimique mécanique…) au monde extérieur sont
dits : Récepteurs ou dipôles passifs
· Les dipôles qui consomment de l'énergie non électrique pour fournir de l'énergie électrique au monde extérieur sont dits : Générateurs ou dipôles actifs.
Considérons un dipôle quelconque parcouru par un courant I.
La différence de potentiel aux bornes est par définition :
U =
V B1 - VB2
pour les dipôles passifs
U
=
V B2 - VB1 pour les dipôles
actifs
Ces conventions sont à respecter strictement
Étude
qualitative
Lorsqu'une charge q traverse un dipôle, elle subit une variation d'énergie potentielle
DE
= E2 - E1 avec E1
=
q VB1 et E2 = q VB2 respectivement les énergies potentielles de la charge aux points
B1 et B2
Soit T l'énergie non électrique " dissipée " par le dipôle vers le monde extérieur
Le bilan énergétique impose T + DE
= 0
Si T > 0 (autrement dit le dipôle est passif) alors
DE
< 0 , les charges voient leur énergie potentielle diminuer en traversant le dipôle.
Si T < 0 (le dipôle est donc actif) alors
DE
> 0, les charges voient leur énergie potentielle augmenter en traversant le dipôle.
On définit la puissance correspondant au transfert d'énergie non électrique T du dipôle vers l'extérieur par
:
P est appelée aussi : puissance électrique consommée
Pour les dipôles passifs P
> 0 et P = Ul
Pour les dipôles actifs P< 0 et P = - Ul (voir les conventions ci-dessus)
Remarque
On remarque que dans tous les cas le produit Ul est toujours positif. Si après calcul on constate que le produit Ul est négatif, c'est que le dipôle que l'on supposait
actif est en réalité passif et inversement.
II-2 Exemples de dipôles passifs
:
1. Résistance pure
Il s'agit d'un conducteur, ne subissant aucune modification chimique ou de structure lors du passage du courant (cas des métaux).
On sait que U = R l
R est un scalaire positif appelé résistance du conducteur
L'énergie reçue se transforme uniquement en énergie thermique la puissance reçue est
P = Ul =
Rl2 c'est l'effet joule
Unités : U en volts (V), R en ohms ( W)
l en ampères (A), P en watts (W)
2.
Électrolyseur
On plonge deux électrodes métalliques dans une solution électrolyte (Na cl) par exemple à
l'aide d'un ampèremètre et d'un voltmètre, on peut déterminer la caractéristique U(l) qui peut être schématisée par deux demi-droites
U = E' + R1 pour U et l > 0
U = - E + R1 pour U et l < 0
E' est un nombre positif qui représente la force contre électromotrice (f.c.e.m) de l'électrolyseur.
R étant la résistance interne de l'électrolyseur.
La puissance consommée par le dipôle est : P = Ul = ± E' l + R I2
± E' l représente la consommation d'énergie due aux transformations chimiques qui s'effectuent aux électrodes.
On peut citer d'autres exemples de dipôles passifs comme les diodes à semi-conducteur qui sont des éléments non linéaires (voir cours d'électronique).
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